知識(shí)自動(dòng)化：智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵

就像工業(yè)時(shí)代必須依靠工業(yè)自動(dòng)化一樣，知識(shí)自動(dòng)化將是發(fā)展知識(shí)時(shí)代智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。

時(shí)代的召喚：從知識(shí)自動(dòng)化到智能自動(dòng)化

近來(lái)，一部名為《西部世界》的美劇在學(xué)術(shù)界、技術(shù)界與影視界引發(fā)了激烈的爭(zhēng)論：機(jī)器能否獲得生命？它們能否獲得智能？未來(lái)的人與機(jī)器將保持怎樣的關(guān)系？劇中，所有的機(jī)器人接待員最終獲得生命及智能，根據(jù)內(nèi)置的機(jī)制與設(shè)定的“目標(biāo)”，能夠在面臨不同境地時(shí)做出符合目標(biāo)的決策。

當(dāng)然，《西部世界》目前只是文學(xué)上對(duì)機(jī)器智能的夢(mèng)想，但生命和智能的確一直是人類最美好、最重要的兩類追求。讓機(jī)器獲得智能，一定程度上就是讓機(jī)器根據(jù)輸入的知識(shí)，借助智能算法，如當(dāng)下流行的長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）、深度信念網(wǎng)絡(luò)（DBN）等，來(lái)解決知識(shí)型工作中遇到的問(wèn)題。歸根結(jié)底，是讓機(jī)器圍繞特定的目標(biāo)/任務(wù)，結(jié)合數(shù)據(jù)處理、知識(shí)提取、算法分析、模型構(gòu)建等形成決策制定流程，實(shí)現(xiàn)知識(shí)自動(dòng)化。

經(jīng)過(guò)近200年的發(fā)展，人類社會(huì)基本完成了工業(yè)化建設(shè)，并從工業(yè)時(shí)代迅速向知識(shí)時(shí)代轉(zhuǎn)移，智能產(chǎn)業(yè)隨之崛起。就像工業(yè)時(shí)代必須依靠工業(yè)自動(dòng)化一樣，知識(shí)自動(dòng)化將是發(fā)展知識(shí)時(shí)代智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。近年來(lái)，隨著網(wǎng)絡(luò)化的虛擬空間成為與現(xiàn)實(shí)化的物理空間平行的一個(gè)實(shí)實(shí)在在的新空間，數(shù)據(jù)成為這一空間中最為重要的“礦藏”資源。未來(lái)產(chǎn)業(yè)一定是圍繞數(shù)據(jù)的處理、知識(shí)的加工、智能的自動(dòng)化建設(shè)而成，就像圍繞地下礦藏的挖掘、加工和制造形成的大型現(xiàn)代企業(yè)一樣。在新的產(chǎn)業(yè)中，成百上千的算法被集成到一起，形成“數(shù)據(jù)清洗廠”“信息加工廠”“知識(shí)生成廠”，甚至“決策制定廠”，使得它們面對(duì)具體問(wèn)題時(shí)具有深度知識(shí)的敏捷性，針對(duì)具體問(wèn)題時(shí)具有深度分析的聚焦能力，同時(shí)具有自適應(yīng)精準(zhǔn)實(shí)時(shí)地向目標(biāo)收斂的能力，實(shí)現(xiàn)智能的自動(dòng)化。

知識(shí)自動(dòng)化是時(shí)代的召喚，是人工智能AI（Artificial Intelligence）通向智能自動(dòng)化AI（Automation of Intelligence）的必由之路。

知識(shí)自動(dòng)化的核心：軟件定義一切

近年來(lái)興起的軟件定義的網(wǎng)絡(luò)（Software-Defined Networks，SDN）技術(shù)，可擴(kuò)展成為構(gòu)建“數(shù)據(jù)清洗廠”“信息加工廠”“知識(shí)生成廠”以及“決策制定廠”的一種有效手段。結(jié)合知識(shí)表示（Knowledge Representation）和知識(shí)工程（Knowledge Engineering），針對(duì)各類特定領(lǐng)域和問(wèn)題，我們能夠構(gòu)建可計(jì)算、可重構(gòu)、可編程的軟件定義的對(duì)象（Software-Defined Objects，SDO）、軟件定義的流程（Software-Defined Processes，SDP）、軟件定義的系統(tǒng)（Software-Defined Systems，SDS），進(jìn)而搭建軟件定義的“工廠實(shí)驗(yàn)室”，甚至“社會(huì)實(shí)驗(yàn)室”，進(jìn)行復(fù)雜問(wèn)題和決策的計(jì)算實(shí)驗(yàn)。

基于軟件定義知識(shí)自動(dòng)化的“工廠實(shí)驗(yàn)室”或“社會(huì)實(shí)驗(yàn)室”，可根據(jù)實(shí)際輸入的數(shù)據(jù)作為小數(shù)據(jù)或訓(xùn)練數(shù)據(jù)，通過(guò)SDO、SDP和SDS等，使常識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、猜測(cè)、假定、希望等形式化，并使其組織、過(guò)程、功能等軟件化，變?yōu)榭刹僮鳌⒖蓪?shí)驗(yàn)、可評(píng)估的流程和系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)想、設(shè)計(jì)、實(shí)施、運(yùn)營(yíng)、管理與控制。這種以軟件定義為基礎(chǔ)，利用計(jì)算實(shí)驗(yàn)把物理世界、心理世界里的小數(shù)據(jù)變成大數(shù)據(jù)，然后通過(guò)人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知學(xué)習(xí)、交互學(xué)習(xí)，像化工廠提煉各種各樣的化工原料一樣，煉成針對(duì)具體問(wèn)題的小知識(shí)、小定律，就是要實(shí)現(xiàn)從牛頓的“大定律小數(shù)據(jù)”到默頓的“大數(shù)據(jù)小定律”之升華，為智能企業(yè)以及智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

從牛頓到默頓：描述、預(yù)測(cè)、引導(dǎo)的交融

由于人與機(jī)器、流程、系統(tǒng)的深度耦合，并且人的行為具有動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性、自組織性、突變性、高度復(fù)雜性、虛實(shí)交互性等特點(diǎn)，人機(jī)復(fù)雜系統(tǒng)極易表現(xiàn)出顯著的不定性、多樣性、復(fù)雜性（Uncertainty，Diversity，Complexity，UDC）特征。同時(shí)，這類系統(tǒng)面臨巨大的“建模鴻溝”問(wèn)題。隨著復(fù)雜程度的增加，系統(tǒng)逐漸地從簡(jiǎn)單的物理系統(tǒng)向大型的信息系統(tǒng)，再向復(fù)雜的社會(huì)系統(tǒng)過(guò)渡，所涉及的關(guān)鍵信息也從物理信號(hào)，到商務(wù)信號(hào)，再到社會(huì)信號(hào)。系統(tǒng)的行為越來(lái)越難以理解，因而也難以被精確地刻畫，相應(yīng)的建模方法也從解析式的數(shù)學(xué)模型到仿真模型，再到描述式的人工模型。但是，實(shí)際行為與模型行為之間的差別也越來(lái)越大，以至形成“建模鴻溝”的客觀現(xiàn)象。當(dāng)復(fù)雜性提高的時(shí)候，目標(biāo)跟現(xiàn)實(shí)的差距甚至無(wú)法跨越。

無(wú)法跨越，還要跨越，這就是矛盾。使用傳統(tǒng)的方式無(wú)法跨越，就需要我們轉(zhuǎn)變思維，從傳統(tǒng)的“牛頓系統(tǒng)”思維轉(zhuǎn)換到“默頓系統(tǒng)”思維?！芭ｎD系統(tǒng)”是指系統(tǒng)行為遵循牛頓定律的系統(tǒng)。牛頓定律泛指可以通過(guò)解析的方式精確地描述系統(tǒng)行為的各類物理、化學(xué)、生物等傳統(tǒng)意義上的科學(xué)定律和公式，當(dāng)然也包含經(jīng)典的牛頓三大定律等?！澳D系統(tǒng)”是指系統(tǒng)行為遵循美國(guó)社會(huì)科學(xué)家羅伯特?金?默頓提出的默頓定律的系統(tǒng)。默頓定律是指默頓的自我實(shí)現(xiàn)定律，即由于信念和行為之間的反饋，預(yù)言直接或間接地促成了自己的實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于“默頓系統(tǒng)”，建模的首要任務(wù)變?yōu)楦鶕?jù)希望的目標(biāo)去描述并設(shè)計(jì)能夠有效地影響或指導(dǎo)系統(tǒng)行為的默頓定律。大數(shù)據(jù)以及其中所蘊(yùn)含的社會(huì)開源信號(hào)可被用于“制造”默頓定律。西方管理學(xué)界有兩句名言：其一為現(xiàn)代質(zhì)量工程的奠基人戴明所說(shuō)，“除了上帝，其他任何人都必須用數(shù)據(jù)說(shuō)話”；其二為提出“知識(shí)工人”和“信息社會(huì)”概念的現(xiàn)代管理之父德魯克所說(shuō)，“預(yù)測(cè)未來(lái)最好的方法，就是去創(chuàng)造未來(lái)”。簡(jiǎn)言之，就是“數(shù)據(jù)說(shuō)話”“預(yù)測(cè)未來(lái)”和“創(chuàng)造未來(lái)”。系統(tǒng)首先必須以可描述、可實(shí)驗(yàn)、可執(zhí)行的手段完成從數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)到智慧的解析，而基于ACP的平行智能，即通過(guò)人工社會(huì)或組織（Artificial societies/organizations）、計(jì)算實(shí)驗(yàn)（Computational experiments）和平行執(zhí)行（Parallel Execution）的有機(jī)組合，為沿此方向的有效嘗試。其基本思路為：利用人工社會(huì)對(duì)復(fù)雜企業(yè)和社會(huì)單元、過(guò)程及系統(tǒng)進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)描述智能；通過(guò)計(jì)算實(shí)驗(yàn)對(duì)復(fù)雜企業(yè)和社會(huì)場(chǎng)景進(jìn)行分析和評(píng)估，達(dá)到預(yù)測(cè)智能；借助平行執(zhí)行對(duì)復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行引導(dǎo)和管理，從而直接或間接地影響自由意志，改變行為模式，進(jìn)而通過(guò)實(shí)際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)的平行互動(dòng)，引導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行在希望的目標(biāo)之下。

基于ACP實(shí)現(xiàn)描述、預(yù)測(cè)、引導(dǎo)的交融

從CPS到CPSS：虛實(shí)一體的平行智能

按照科學(xué)哲學(xué)家波普爾的觀點(diǎn)，世界由三部分組成：第一部分的物理世界、第二部分的心理世界和第三部分的人工世界。使用物理學(xué)上的3個(gè)術(shù)語(yǔ)對(duì)其特征進(jìn)行定義，則分別是：能量（Energy），對(duì)應(yīng)物理世界；熵（Entropy），信息熵對(duì)應(yīng)心理世界；糾纏（Entanglement），對(duì)應(yīng)人工世界。從地表到地下資源，農(nóng)業(yè)和工業(yè)社會(huì)已全面地開發(fā)了我們的物理自然世界和精神心理世界，保障了人類的生存和發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等理念和技術(shù)的出現(xiàn)以及人工智能、機(jī)器人、無(wú)人駕駛等技術(shù)的再次風(fēng)靡，預(yù)示并已經(jīng)開始了人類向人工世界的進(jìn)軍，其核心任務(wù)就是深度開發(fā)數(shù)據(jù)和智力資源。解放智力，讓數(shù)據(jù)資源、知識(shí)體系和社會(huì)智慧成為建設(shè)智能時(shí)代的原料和動(dòng)力，人類才能得以進(jìn)入一個(gè)嶄新的“智業(yè)”社會(huì)。為此，我們必須從傳統(tǒng)的信息物理系統(tǒng)（CPS）轉(zhuǎn)向以人為本、面向物理世界和網(wǎng)絡(luò)空間融合的社會(huì)物理信息系統(tǒng)（CPSS）。

研究知識(shí)自動(dòng)化的主要?jiǎng)訖C(jī)之一是面向CPSS，解決復(fù)雜系統(tǒng)中UDC 特征向智能系統(tǒng)中靈捷、聚焦、收斂（Agility，F(xiàn)ocus，Convergence，AFC）特性的轉(zhuǎn)化問(wèn)題。為此，我們需要將知識(shí)自動(dòng)化嵌入到基于ACP的平行智能框架和流程之中，將虛擬的網(wǎng)絡(luò)空間變成我們解決復(fù)雜問(wèn)題的新的、另一半空間，同自然的物理空間一起構(gòu)成求解復(fù)雜問(wèn)題之完整的“復(fù)雜空間”，從而突破傳統(tǒng)理念、方法及資源的約束。

面向CPSS的平行智能基本框架

一定程度上，平行智能的使命就是借助信息化、自動(dòng)化、智能化的技術(shù)與方法，化解復(fù)雜系統(tǒng)的UDC特征。利用虛實(shí)一體的平行智能，知識(shí)自動(dòng)化可實(shí)現(xiàn)面對(duì)具體問(wèn)題時(shí)具有深度知識(shí)的靈捷性，針對(duì)具體問(wèn)題具有深度分析的聚焦能力，同時(shí)具有自適應(yīng)精準(zhǔn)實(shí)時(shí)地向目標(biāo)收斂的能力。它的框架由5部分組成：一個(gè)物理系統(tǒng)，與一個(gè)或多個(gè)虛擬系統(tǒng)交互，平常可以用來(lái)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，“以萬(wàn)變應(yīng)不變”；一旦遇到突發(fā)異常情況的具體問(wèn)題，系統(tǒng)可以立即進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與評(píng)估，“以不變應(yīng)萬(wàn)變”，進(jìn)行管理與控制。

從平行科技到智能產(chǎn)業(yè)：新IT和工業(yè)5.0

2016年3月初，人工智能系統(tǒng)AlphaGo以4∶1戰(zhàn)勝人類圍棋高手；年末，其升級(jí)版本“大師Master”更以60∶0橫掃人類圍棋群雄，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了廣泛的討論與爭(zhēng)議。計(jì)算機(jī)的勝利不僅大大提高了人們對(duì)以人工智能為代表的智能技術(shù)的信心，同時(shí)也為解決優(yōu)化問(wèn)題中的計(jì)算復(fù)雜性提供了一個(gè)現(xiàn)實(shí)的解決方案。就像邱奇-圖靈論題（Church-Turning Thesis）假設(shè)所有“合理”的計(jì)算都可以用圖靈機(jī)完成一樣，或許現(xiàn)在我們又有了一個(gè)“AlphaGo論題”：所有“合理”的復(fù)雜性問(wèn)題，包括NP-Complete甚至NPHard問(wèn)題，或許都可以用AlphaGo方法與結(jié)構(gòu)處理。邱奇-圖靈論題為我們帶來(lái)了計(jì)算機(jī)與信息時(shí)代，“AlphaGo論題”能否催生基于新 IT（Intelligent Technology，即智能技術(shù)）的新紀(jì)元？

如 果“AlphaGo論題”成立，軟件定義的組織（軍隊(duì)、企業(yè)、機(jī)構(gòu)等）將成為必需和現(xiàn)實(shí)，通過(guò)知識(shí)自動(dòng)化的集成，變成“組織圍棋”，與物理形態(tài)的實(shí)際組織虛實(shí)互動(dòng)，構(gòu)成“平行組織”，產(chǎn)生“平行智能”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智慧型組織，最終走向智能產(chǎn)業(yè)和新IT的智能時(shí)代。像AlphaGo一樣，平行組織可以通過(guò)“自我對(duì)打”在短期內(nèi)提高能力并且在線學(xué)習(xí)監(jiān)控。例如，平行軍隊(duì)可以進(jìn)行數(shù)百場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”，平行企業(yè)可以積累數(shù)十年的“經(jīng)營(yíng)”經(jīng)驗(yàn)，從而迅速對(duì)人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，對(duì)決策進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，使過(guò)去必須長(zhǎng)期實(shí)踐才能獲得的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)在短期內(nèi)取得，最后實(shí)現(xiàn)對(duì)行動(dòng)的閉環(huán)反饋式的監(jiān)控與指導(dǎo)。

平行產(chǎn)業(yè)1.0即為工業(yè)5.0。此時(shí)IT也是平行的，包括了新IT的智能技術(shù)、舊IT的信息技術(shù)和老IT的工業(yè)技術(shù)。物理世界中，我們強(qiáng)調(diào)工業(yè)基礎(chǔ)，此時(shí)需要“人機(jī)結(jié)合”；信息世界中，我們最終強(qiáng)調(diào)的是真正的“知行合一”；面向人工世界，我們要達(dá)到“虛實(shí)一體”，軟件定義的你、人工人、人工組織、人工企業(yè)將變成第三世界的主體。每個(gè)時(shí)代都有一個(gè)時(shí)代任務(wù)：農(nóng)業(yè)時(shí)代的任務(wù)是克服血緣和資源不對(duì)稱；工業(yè)時(shí)代的任務(wù)是克服發(fā)展資源與信息不對(duì)稱；在智業(yè)時(shí)代，我們利用平行IT，構(gòu)造各種各樣的X5.0式的智能系統(tǒng)，以此解決數(shù)據(jù)和智力的不對(duì)稱。這就是今天我們發(fā)展人工智能、機(jī)器人、虛擬助手的原因。未來(lái)，很可能每個(gè)人一生下來(lái)，都會(huì)有他/她的專屬平行機(jī)器人（硬件+軟件），軟件定義的機(jī)器人伴隨人類生活，其時(shí)代任務(wù)就是彌補(bǔ)人與人之間智力的不對(duì)稱，最終達(dá)到一個(gè)虛實(shí)互動(dòng)，公開、公平、公正的平行智能社會(huì)。

邁向智慧社會(huì)和智能時(shí)代

我們知道，新學(xué)科、新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的標(biāo)志之一，就是各種各樣的新名詞所表示的新型社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施的出現(xiàn)。今天，我們一談到發(fā)達(dá)國(guó)家，首先會(huì)想到這個(gè)國(guó)家有高速公路，有飛機(jī)場(chǎng)、火車站等基礎(chǔ)設(shè)施；未來(lái)，我們提到一個(gè)智能社會(huì)，一定會(huì)首先想到各式各樣的CPSS與X5.0平行系統(tǒng)。

未來(lái)智能時(shí)代的“合一體”特征：人機(jī)結(jié)合、知行合一、虛實(shí)一體

因此，智能產(chǎn)業(yè)中的智能系統(tǒng)一定是首先使用人工社會(huì)對(duì)物理系統(tǒng)進(jìn)行描述，然后基于計(jì)算實(shí)驗(yàn)挖掘CPSS中的“默頓定律”并分析預(yù)測(cè)系統(tǒng)狀態(tài)，最后平行執(zhí)行引導(dǎo)系統(tǒng)朝著預(yù)期的方向運(yùn)行。人工與實(shí)際虛實(shí)互動(dòng)，平時(shí)以萬(wàn)變應(yīng)不變，以游戲或博弈的方式，計(jì)算、評(píng)估出企業(yè)的市場(chǎng)策略、企業(yè)的效率，增強(qiáng)企業(yè)運(yùn)營(yíng)的敏捷性；一旦出現(xiàn)異常，則以不變應(yīng)萬(wàn)變，通過(guò)計(jì)算實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)，針對(duì)異常情況下的具體問(wèn)題進(jìn)行個(gè)性化、智能化的決策，使得企業(yè)向既定的目標(biāo)收斂。這樣，未來(lái)的智能時(shí)代，一定是“合一體”平行智能系統(tǒng)：人機(jī)結(jié)合、知行合一、虛實(shí)一體。